РУКОВОДСТВО ДЛЯ МАСТЕРСКОЙ
Шурупы и предварительное сверление
Крепление шурупа зависит от диаметра отверстия, плотности древесины и направления волокон. Рекомендации Wood Handbook и примеры расчёта.
Стержень, сердечник резьбы и отверстие
У шурупа по дереву есть гладкий стержень и резьбовая часть с сердечником. Wood Handbook отмечает, что диаметр сердечника у большинства шурупов в среднем составляет около двух третей диаметра стержня. Формула сопротивления выдёргиванию предполагает предварительные отверстия диаметром около 70% диаметра сердечника для хвойных и около 90% для лиственных пород.
В таблице эти соотношения применены к распространённым калибрам шурупов с диаметрами стержня из таблицы 8-9 Wood Handbook. Реальные шурупы различаются по производителям и типам резьбы, поэтому, когда точность важна, измеряйте сердечник используемого шурупа. Самосверлящие шурупы с наконечником в форме сверла предназначены для монтажа без предварительного сверления.
| Калибр шурупа | Стержень | Сердечник (примерно) | Отверстие, хвойные (70%) | Отверстие, лиственные (90%) |
|---|---|---|---|---|
| #4 | 2,8 mm | 1,9 mm | 1,3 mm | 1,7 mm |
| #6 | 3,5 mm | 2,3 mm | 1,6 mm | 2,1 mm |
| #8 | 4,2 mm | 2,8 mm | 1,9 mm | 2,5 mm |
| #10 | 4,8 mm | 3,2 mm | 2,3 mm | 2,9 mm |
Плотность и сопротивление выдёргиванию
Сопротивление выдёргиванию шурупа, ввёрнутого поперёк волокон, растёт пропорционально квадрату относительной плотности. Экспериментальная формула Wood Handbook: p = 108,25 × G² × D × L, в ньютонах, где D — диаметр стержня, L — глубина захода резьбы, оба в миллиметрах. Удвоение плотности примерно учетверяет удерживающую способность: поэтому шуруп, который срывает резьбу в лёгкой сосне, крепко держится в дубе.
Это предельные нагрузки из кратковременных испытаний, а не расчётные значения для проектирования. В плотных лиственных породах очень длинные шурупы дают небольшой выигрыш: первым разрушается от растяжения сам шуруп. При вворачивании в торец сопротивление выдёргиванию в среднем составляет лишь 75% от значения поперёк волокон, а разброс результатов больше.
ДСП
В ДСП типичное разрушение — срыв резьбы в плите. Wood Handbook даёт максимальный момент для шурупа калибра 8 с глубиной захода 15,9 mm как 3,16 + 0,0096 × плотность, в N·m: около 8,9 N·m при 600 kg/m³ и 10,8 N·m при 800 kg/m³. Отверстия диаметром от 50% до 90% диаметра сердечника не дали существенной разницы в сопротивлении выдёргиванию.
Умеренная затяжка — лучший компромисс между сопротивлением выдёргиванию и риском срыва: увеличение момента затяжки с 60% до 90% максимума повысило сопротивление выдёргиванию лишь примерно на 3%.
Практические советы
По справочнику, смазывание шурупов мылом облегчает вворачивание в плотную древесину и мало влияет на выдёргивание. Предварительное сверление также уменьшает раскалывание: для гвоздей отверстия диаметром около 90% диаметра гвоздя немного повышают сопротивление выдёргиванию и предотвращают или уменьшают раскалывание, особенно в плотных породах.
Шуруп #8 (стержень 4,17 mm), резьба заглублена на 25 mm в ладанную сосну (G = 0,51): 108,25 × 0,51² × 4,17 × 25 ≈ 2 935 N. В белом дубе (G = 0,68): около 5 218 N, примерно в 1,8 раза больше.